Defina tensão de escoamento.
Passo 1
O enunciado pede uma definição clara de “tensão de escoamento”. Não há mais dados numéricos. Vou então explicar passo a passo o que é essa grandeza, como ela aparece num ensaio de tração, como é medida na prática e quais variações/observações importantes devo ter em mente para a prova.
Passo 2
Começando pelo básico: o que é tensão (stress). A tensão média normal em uma barra submetida a uma força axial é definida por
onde
é a tensão (unidade:
or
),
é a força axial (N) aplicada e
é a área da seção transversal (m
). Expliquei: a tensão é “força por unidade de área” — é a medida do esforço que o material está suportando.
Passo 3
Agora, o que é deformação (strain). A deformação axial (engenharia) é
onde
é a variação de comprimento e
é o comprimento inicial. É adimensional (ou às vezes dada em %). Isso serve para construir a curva tensão versus deformação, que é a ferramenta-chave para identificar a tensão de escoamento.
Passo 4
Elasticidade versus plasticidade (ideia central).
- Região elástica: para pequenos valores de
, o material retorna ao comprimento original quando a carga é removida. Nessa região linear, vale a Lei de Hooke:
onde
é o módulo de Young (rigidez). Expliquei:
relaciona quanto tensão é necessária para produzir uma certa deformação elástica.
- Região plástica: quando a tensão passa de certo valor, o material começa a deformar plasticamente — a deformação não é totalmente recuperada quando a carga é retirada. O ponto onde isso começa é a ideia de “escoamento”.
Passo 5
Definição prática de tensão de escoamento. De forma direta e concisa: a tensão de escoamento é o valor da tensão a partir do qual o material deixa de se comportar elasticamente e passa a apresentar deformação plástica permanente. Em notação usual chama-se
ou “yield strength”.
Passo 6
Como identificar numericamente no gráfico tensão-deformação (método do ensaio de tração). Em muitos materiais a transição não é um ponto perfeitamente definido; por isso usa-se um procedimento padrão: o método do deslocamento de
(método do offset de
). O procedimento é:
- desenhar no gráfico a reta com declive
(a mesma inclinação da região elástica), - deslocar essa reta paralelamente para a direita até interceptar
(isto é, de deformação de engenharia), - o ponto de interseção dessa reta deslocada com a curva tensão-deformação fornece a tensão denominada
, que é reportada como a tensão de escoamento quando não há um limite claro. Em fórmula a equação da reta deslocada é
Expliquei: esse é um artifício prático e padronizado para obter um valor numérico reproducível.
Passo 7
Casos especiais: pontos de escoamento superior e inferior. Alguns materiais (ex.: aços ligeiros) apresentam um escoamento descontínuo com um pico seguido de queda — chamam-se ponto de escoamento superior
e ponto de escoamento inferior
. Nesses materiais pode-se observar um patamar de escoamento com “escorregamento” visível. Para outros materiais (alumínios, ligas dúcteis) não há esses pontos pronunciados e usa-se o método do offset.
Passo 8
Tensão de engenharia versus tensão real. Habitualmente a tensão de escoamento é informada como tensão de engenharia obtida no ensaio. Para relacionar com tensões verdadeiras (quando se quer levar em conta redução de área) use:
Expliquei: isso é importante se precisar comparar valores em grandes deformações, mas para a determinação de
normalmente usa-se a curva de engenharia.
Passo 9
Por que isso acontece fisicamente (um toque microestrutural, explicado de forma simples). O início da deformação plástica normalmente está ligado ao movimento de discordâncias (defeitos lineares) na rede cristalina. Quando a tensão aplicada vence as barreiras para movimento das discordâncias, estas deslizam e geram deformação permanente. Fatores como tamanho de grão, presença de precipitados, trabalho a frio e tratamento térmico alteram a tensão de escoamento.
Passo 10
Unidades, valores típicos e dependências.
- Unidade:
(ou mais usado: ). - Exemplos típicos (apenas para ordem de grandeza): aços estruturais ~
a , alumínios ~ a dependendo da liga e tratamento. - A tensão de escoamento depende de temperatura, velocidade de deformação (strain rate), microestrutura e história térmica/mecânica do material.
Passo 11
Como responder num exame — dica prática e compacta:
- se pedirem definir: diga que é a tensão na qual começa a deformação plástica permanente; use a notação
. - se pedirem como medir: diga “pelo ensaio de tração lendo o ponto de início da plastificação; se o limite não for claro, use o critério do offset de
para determinar .”
Força extra: cite unidades ().
Resposta
A tensão de escoamento é a tensão (normalmente denotada
) à qual um material deixa de se comportar elasticamente e passa a apresentar deformação plástica permanente; quando o limite é impreciso, reporta‑se a tensão de escoamento pelo critério do deslocamento de
(tensão
), obtida pela intersecção da curva tensão–deformação com a reta de inclinação
deslocada para a direita em
.